中枢神经系统的脂肪酸感知机制是鱼类脑部检测周围脂肪酸浓度水平,并参与体内生理代谢,摄食调控以及维持机体能量平衡与稳态的重要调控机制。鳜鱼(Siniperca chuatsi)作为一种典型的淡水肉食性鱼类,具有特殊的食性,即开口起就以鲜活饵料为食,通常拒食死饵以及人工配合饲料。并且,鳜鱼对碳水化合物利用的能力较低,脂质等营养物质是其重要能量来源。因此,本研究以鳜鱼作为典型凶猛性淡水鱼的模型,从活体水平和细胞水平分别探究不同脂肪酸对鳜鱼中枢脂肪酸感知系统以及食欲调控机制的作用。首先,在活体实验中评估不同脂肪酸对鳜鱼摄食量和体内脂质代谢物水平的影响;其次,通过RT-PCR技术从m RNA水平上分析鳜鱼下丘脑对不同脂肪酸感知作用和摄食调控的分子机制;最后,在细胞水平上,采用RT-PCR检测和PPARα特异性抑制剂处理等生物学技术,验证鳜鱼中枢神经对不饱和脂肪酸(UFA)的直接感知作用以及PPARα在脂肪酸感知过程中的关键作用。本研究以期为鳜鱼脂肪酸代谢与摄食调控机制提供理论支持。实验一,为了研究鳜鱼下丘脑脂肪酸感知系统及其对不同饱和度水平的脂肪酸的感知能力。我们通过脑室内注射脂肪酸的方法研究硬脂酸(SA;C18:0),油酸(OA;C18:1 n-9),亚油酸(LA;C18:2 n-6)和α-亚麻酸(ALA;C18:3 n-3)对鳜鱼下丘脑脂肪酸感知系统的影响。第一阶段,在脑室注射脂肪酸2、4、6、8和12 h后分别统计鳜鱼摄食量。第二阶段,在脑室注射脂肪酸6 h后检测下丘脑组织中脂肪酸感知机制相关基因(cd36、cpt1c、pparα和srebp1c)以及食欲相关神经肽基因(pomc、cart、agrp和npy)的表达量。结果显示,脑室注射OA、LA和ALA均能激活脂肪酸感知信号通路中的FAT/CD36和PPARα并调节下丘脑食欲神经肽的表达水平。而在鳜鱼脑室注射OA、LA和ALA 6和8 h后观察到其摄食量显著下降,这与基因检测显示下丘脑脂肪酸感知系统被激活的状态相一致。研究表明,哺乳动物研究中的脂肪酸感知机制也存在于鳜鱼的下丘脑中,即能感知单不饱和脂肪酸(MUFA)。值得注意的是,与哺乳动物不同的是多不饱和脂肪酸(PUFA)也能激活鳜鱼的下丘脑脂肪酸感知系统。此外,脂肪酸的饱和度似乎对鳜鱼下丘脑的脂肪酸感知极为重要,因为SA对鳜鱼下丘脑感知没有产生明显影响。我们的发现将有助于鱼类下丘脑脂肪酸感知机制的研究,并突出了PUFA在鱼类中的重要地位。实验二,为了验证鳜鱼中枢神经脂肪酸感知系统能够直接感知UFAs,而不依赖外周信号传导以及其它激素的调控,我们在细胞水平上做了进一步研究。我们在细胞培养基中添加100μM的OA、LA和ALA刺激鳜鱼脑细胞,孵育6 h后提取细胞RNA,检测脂肪酸感知机制相关基因的表达量,例如fas、cpt1c、cd36、pparα和srebp1c,以及食欲神经肽npy的基因表达。结果显示,OA、LA和ALA能够直接激活鳜鱼脑细胞脂肪酸感知信号通路,并调节神经肽npy基因表达水平。因此,研究证明UFAs能够直接作用鳜鱼脑部的脂肪酸感知神经元。实验三,为了进一步探究PPARα在鳜鱼脑神经元感知脂肪酸过程中的功能以及对其它脂肪酸代谢因子的影响。我们通过在细胞培养基中添加100μM的OA、LA和ALA外加PPARα特异性抑制剂共同孵育鳜鱼脑细胞6 h,同样提取细胞RNA检测脂肪酸感知机制相关基因(fas、cpt1c、cd36、pparα和srebp1c)以及食欲神经肽npy基因的表达量。结果显示,在核受体PPARα功能受抑制后,OA、LA和ALA无法激活鳜鱼脑细胞脂肪酸感知信号通路,从而导致脑细胞的食欲神经肽npy基因表达水平无明显变化。因此,PPARα作为脂肪酸代谢的关键转录因子在鳜鱼的脂肪酸感知机制中具有重要作用。综上所述,我们分别从活体水平和细胞水平探究了不同脂肪酸对鳜鱼中枢脂肪酸感知系统以及摄食调控的作用机制。结果显示脂肪酸的不饱和度是脂肪酸能否被鳜鱼中枢神经系统感知的关键。其中,UFAs可能通过脂肪酸代谢(fas和cpt1c)和脂肪酸转运(cd36和pparα)途径激活鳜鱼中枢脂肪酸感知系统,随后通过某种连接机制可调节下游食欲基因(pomc、cart、agrp和npy)的表达,进而影响鳜鱼的食欲。本研究将为鱼类脂肪酸感知及摄食调控机制的研究提供重要的理论依据。